无线传感器网络由于其低成本，低功耗等特点，近年来被大量地应用在大规模的数据采集应用中。随着其应用场景的不断增加，一些问题也随之而来。在一个由大量传感器节点组成的无线传感器网络中，大量的信道访问冲突，部分区域传感器节点负载过大等问题，限制了无线传感器网络的性能。因此，如何有效地利用信道资源，以及如何合理地均衡网络的负载，成为了目前无线传感器网络研究领域的重要课题。本文通过对无线传感器网络信道的深入研究和实验，证实了802.15.4信道之间的干扰以及802.15.4信道与其他频率信道的相互干扰。根据严谨的理论分析，提出了无线传感器网络干扰值的概念。在这种干扰值的定义之下，本文提出了一种最小干扰值信道调度协议，这种信道调度协议以降低信道内的干扰为原则，通过把原本工作在一个信道上的大量传感器节点划分到多个不同频率的物理信道上，有效地降低了信道的干扰。在信道层面对无线传感器网络进行了优化之后，本文又提出了一种面向负载均衡的路由算法。该算法在每个信道上的无线传感器网络上生成一棵以Sink节点为根的负载最优的汇聚树，使网络的所有上行数据按照汇聚树的方向传输，有效地平衡了无线传感器网络的负载。最后，通过实验证明了本文所提出的协议和算法的有效性。通过以上两个层面的优化，降低了信道的冲突，平衡了无线传感器节点的负载，扩充了网络的容量，显著地提高了无线传感器网络的性能。